姜黃素的生物活性及其調(diào)節(jié)動物腸道黏膜屏障功能的分子機(jī)制

阮 棟 王一冰 蔣守群 鄭春田

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所，畜禽育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部華南動物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省畜禽育種與營養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640)

腸道作為機(jī)體抵御外來異源物質(zhì)的第一道屏障，對機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持起重要作用。腸道上皮組織是腸道防御屏障中最大的一類，一旦腸上皮細(xì)胞或免疫細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)受到破壞，腸道菌群失調(diào)，會使得機(jī)體容易感染病菌，引發(fā)炎癥性腸病。近年來，由病毒入侵、細(xì)菌感染、霉菌毒素中毒、飼料脂肪氧化酸敗以及惡劣飼養(yǎng)環(huán)境等導(dǎo)致的腸道性疾病日益嚴(yán)重。同時，長期不規(guī)范使用抗生素和化學(xué)藥物導(dǎo)致藥物殘留及抗生素耐藥等給畜禽治療帶來困難，并危害人類健康。目前，隨著我國在畜禽飼料中全面禁止使用抗生素條例的實(shí)施，研發(fā)飼用抗生素的替代品是必然趨勢。姜黃素是一種天然植物多酚類物質(zhì)，來源廣泛，具有抗氧化、抗細(xì)胞凋亡、抗炎、免疫調(diào)節(jié)和代謝調(diào)控等生物學(xué)功能[1]；其生物活性多樣，被認(rèn)為是綠色、安全、高效的飼料添加劑，具有良好的應(yīng)用前景。近年來，研究表明，姜黃素可劑量依賴性抑制腸上皮細(xì)胞雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1(mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1)的活化，并降低腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)誘導(dǎo)的環(huán)氧合酶2表達(dá)，從而緩解腸道炎癥[2]。姜黃素可抑制由白細(xì)胞介素(interluekin，IL)-1α誘導(dǎo)的人結(jié)腸癌細(xì)胞Caco-2上皮屏障通透性增加[3]。姜黃素通過調(diào)節(jié)腸道屏障系統(tǒng)的細(xì)胞旁路通透性來恢復(fù)腸道屏障功能[4]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素對腸道菌群結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)以及腸道菌群對姜黃素的生物轉(zhuǎn)化是其發(fā)揮功能作用的關(guān)鍵[5-6]。因此，本文主要介紹姜黃素對動物疾病的治療作用，并通過對動物腸道健康、應(yīng)用小鼠等動物模型的相關(guān)研究，綜述了姜黃素的生物活性及其調(diào)節(jié)動物腸道黏膜屏障功能的分子機(jī)制，以期為畜禽產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 姜黃素及其代謝產(chǎn)物

1.1 姜黃素的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)

姜黃素是從姜科植物姜黃(Curcuminlonga)和天南星科(Araceae)植物根莖中提取的一種天然多酚類或二酮類化合物。姜黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其分子式為C21H20O6，相對分子質(zhì)量為368.37。姜黃素為橙黃色結(jié)晶粉末，有特殊辛辣味，熔點(diǎn)為183 ℃，難溶于水和乙醚，易溶于乙醇和二甲基亞砜等有機(jī)溶劑。姜黃素是由2個鄰甲基化的酚以及1個β-二酮基組成，在酸性介質(zhì)中呈淡黃色，在堿性介質(zhì)中呈紅褐色。姜黃素具有光敏感性，見光很容易降解。姜黃中的主要成分為姜黃素約占姜黃總量的70%，除了姜黃素之外，還包含2種衍生物：去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素[7]。

圖1 姜黃素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1.2 姜黃素在動物體內(nèi)的吸收與代謝

姜黃素的吸收、代謝及組織分布對其活性的發(fā)揮至關(guān)重要。姜黃素作為親脂性的多酚類物質(zhì)，極不溶于水，口服生物利用率低，容易迅速代謝成非活性代謝物。采用膠束、脂質(zhì)體、磷脂復(fù)合物、微乳劑、納米乳劑、固體脂質(zhì)納米載體、無定形納米顆粒、生物聚合納米顆粒和微凝膠等傳遞系統(tǒng)能提高姜黃素的生物學(xué)利用率[8-11]。姜黃素主要以生物還原作用生成四氫姜黃素、六氫姜黃素和八氫姜黃素。姜黃素可與氧綴合成姜黃素葡萄糖苷酸和姜黃素硫酸鹽，或六氫姜黃素醇化形成六氫姜黃醇，最后通過膽汁排泄形成少量二氫阿魏酸和微量阿魏酸[12](圖2)。近年來研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素的潛在生物學(xué)功能可能不一定取決于其生物利用率，相反可能來自于它對胃腸道健康和功能的積極影響。姜黃素會影響腸道菌群結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)腸道通透性、減少胃腸道的炎癥和氧化應(yīng)激；并對細(xì)菌、寄生蟲和真菌感染產(chǎn)生影響[5-6，13-15]。同時，姜黃素受動物腸道菌群的生物轉(zhuǎn)化，許多代謝產(chǎn)物具有比親本姜黃素更強(qiáng)的藥理活性和更高的生物利用率[14]。與親本姜黃素相比，四氫姜黃素和八氫姜黃素可與細(xì)胞色素酶CYP2E1活性位點(diǎn)結(jié)合抑制其活性，同時激活抗氧化信號通路，具有更優(yōu)異的抗氧化活性[16]。四氫姜黃素和八氫姜黃素能減少小鼠結(jié)腸核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)以及環(huán)氧合酶2和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)，抑制作用效果更好；六氫姜黃素對環(huán)氧合酶2的抑制活性明顯低于親本姜黃素[17-18]；而去甲氧基姜黃素具有更強(qiáng)的體內(nèi)穩(wěn)定性和抗炎特性[19]。因此，腸道菌群轉(zhuǎn)化的代謝產(chǎn)物及其降解產(chǎn)物應(yīng)被視為鑒定姜黃素生物活性分子的重要來源。這可以進(jìn)一步解釋姜黃素的低生物利用率與通常報道的治療效果之間的矛盾。鑒于不同物種之間腸道微生物結(jié)構(gòu)的不同，因此，研究確定姜黃素在不同動物不同生理?xiàng)l件下體內(nèi)代謝、轉(zhuǎn)化以及生物利用率是否存在差異，對姜黃素相關(guān)作用機(jī)制的研究及應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

Curcumin：姜黃素；Curcumin sulphate：姜黃素硫化物；Dihydrocurcumin：二氫姜黃素；Bicyclopentadione：環(huán)戊二烯；Tetrahydrocurcumin：四氫姜黃素；Curcumin glucuronide：姜黃素葡萄糖醛酸；Hexahydrocurcumin：六氫姜黃素；Hexahydrocurcuminol：六氫姜黃醇；Dihydroferulic acid：二氫阿魏酸；Ferulic acid：阿魏酸。

2 姜黃素調(diào)節(jié)腸道黏膜屏障功能的分子機(jī)制

2.1 姜黃素通過Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)-核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)-抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant response element，ARE)信號改善腸道黏膜屏障

Nrf2是轉(zhuǎn)錄因子家族成員，是細(xì)胞氧化還原反應(yīng)中最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，通過與ARE相互作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)[20]。動物胃腸道是活性氧(reactive oxygen species，ROS)的主要來源，ROS增多時，機(jī)體自身激活Nrf2-ARE信號通路，誘導(dǎo)下游相關(guān)抗氧化蛋白/酶和Ⅱ相代謝酶表達(dá)，緩解機(jī)體氧化應(yīng)激[21]。腸道屏障功能對維持動物胃腸道的健康穩(wěn)定狀態(tài)至關(guān)重要，研究顯示Nrf2在維持腸道黏膜屏障完整性中起重要作用[22]。Wang等[23]研究表明，姜黃素可通過誘導(dǎo)血紅素氧合酶1轉(zhuǎn)錄激活改善過氧化氫(H2O2)介導(dǎo)的人腸上皮細(xì)胞緊密連接和腸黏膜屏障功能受損。飼糧添加200 mg/kg的姜黃素可通過Keap1-Nrf2途徑改善宮內(nèi)生長受限仔豬空腸抗氧化功能，從而進(jìn)一步改善空腸緊密連接和免疫功能，緩解宮內(nèi)生長受限仔豬空腸氧化應(yīng)激[24]。此外，飼糧添加400或800 mg/kg的姜黃素提高了1～21日齡北京鴨空腸黏膜抗氧化酶活性，并降低DNA損傷的標(biāo)志物8-羥基脫氧鳥苷和脂質(zhì)過氧化物丙二醛含量，血紅素氧合酶1和核因子Nrf2表達(dá)上調(diào)[25]。研究報道，從姜黃中分離出的184種致毒性的化合物中，發(fā)現(xiàn)姜黃素及其衍生物可能引起劑量依賴性肝毒性[26]。Qiu等[27]評估了姜黃素對小鼠的亞慢性毒性效果，結(jié)果表明，高劑量的姜黃素誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生ROS并使超氧化物歧化酶和谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶活性降低。過量或長期攝入姜黃素可能通過氧化應(yīng)激、炎癥和代謝紊亂引發(fā)機(jī)體代謝失衡。迄今為止，姜黃素對動物毒性作用特別是對胃腸道副作用的報道非常少，因此確定姜黃素是否安全及其在畜禽飼料中適宜添加量至關(guān)重要。近年來研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物代謝物可通過激活芳香基芳烴受體(aryl hydrocarbon receptor，AhR)-Nrf2依賴性途徑上調(diào)緊密連接蛋白表達(dá)，增強(qiáng)腸道黏膜屏障功能[28]。越來越多的研究表明，姜黃素對腸道菌群具有有益作用，有利于益生菌菌群的生長，并減少有害菌菌株含量[6，29-30]。目前關(guān)于姜黃素對畜禽具體的抗氧化作用機(jī)制仍不十分明確，姜黃素是否通過調(diào)節(jié)腸道微生物代謝，激活A(yù)hR-Nrf2途徑改善腸道屏障功能未見報道。

2.2 姜黃素通過抗細(xì)胞凋亡途徑改善腸道黏膜屏障

細(xì)胞凋亡或程序性細(xì)胞死亡對大多數(shù)細(xì)胞生物的正常功能和存活必不可少。目前認(rèn)為，細(xì)胞凋亡可分為死亡受體途徑、線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑。近年來研究表明，姜黃素可通過抗凋亡機(jī)制降低細(xì)胞色素C和半胱天冬酶3表達(dá)以及提高線粒體B細(xì)胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma 2，Bcl2)家族中抗凋亡蛋白表達(dá)抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞凋亡，保護(hù)腸黏膜屏障功能[31]。在X射線誘導(dǎo)的小鼠腸黏膜損傷模型中，姜黃素可上調(diào)抗凋亡基因Bcl2的轉(zhuǎn)錄及蛋白表達(dá)，抑制凋亡相關(guān)半胱天冬酶3的活化，減輕腸上皮細(xì)胞凋亡[32]。Kim等[33]研究報道，姜黃素可以降低脫氧核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記(terminal dexynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling，TUNEL)樣性DNA片段和凋亡相關(guān)蛋白水平，阻斷革蘭氏陰性菌創(chuàng)傷弧菌(Vibriovulnificus)引發(fā)宿主胃腸細(xì)胞凋亡。線粒體能量代謝是細(xì)胞最基本、最重要的活動之一。有研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素作為脂溶性物質(zhì)可以特異性的富集于線粒體中，維持細(xì)胞能量代謝、細(xì)胞保護(hù)和生物合成，緩解應(yīng)激源導(dǎo)致的腸上皮細(xì)胞氧化損傷。Ruan等[34]報道，姜黃素可抑制赭曲霉毒素A誘導(dǎo)的北京鴨空腸黏膜凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，并下調(diào)線粒體轉(zhuǎn)錄因子A、B1和B2的mRNA表達(dá)水平，提高空腸黏膜緊密連接蛋白的表達(dá)。以上研究揭示，姜黃素可通過線粒體途徑調(diào)控細(xì)胞凋亡，緩解腸黏膜細(xì)胞凋亡造成的腸道通透性增加及其屏障功能的降低。目前，有關(guān)姜黃素介導(dǎo)的線粒體凋亡途徑的具體機(jī)制尚不明確。

2.3 姜黃素通過調(diào)控細(xì)胞自噬改善腸道黏膜屏障

自噬是一種重要的細(xì)胞機(jī)制，在正常生理過程中起“管家”作用，對于腸道穩(wěn)態(tài)維持，腸道生態(tài)調(diào)節(jié)，適當(dāng)?shù)哪c道免疫反應(yīng)和抗菌保護(hù)至關(guān)重要。細(xì)胞自噬依賴于自噬相關(guān)蛋白(autophagy-related protein，ATG)和Ras相關(guān)蛋白以及與自噬蛋白相結(jié)合的關(guān)鍵蛋白，如雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)、自噬標(biāo)志蛋白1(Beclin1)和LC3[35-37]。姜黃素是一種天然的自噬調(diào)節(jié)劑，體內(nèi)和體外試驗(yàn)研究表明，姜黃素誘導(dǎo)的自噬由許多信號通路介導(dǎo)，其中包括磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinases，PI3K)/蛋白質(zhì)絲氨酸蘇氨酸激酶(protein-serine-threonine kinase，Akt)/mTOR、腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶(extracellular regulated protein kinases 1/2，ERK1/2)、Bcl2信號級聯(lián)和Rab GTPase激活蛋白網(wǎng)絡(luò)[38]。在人結(jié)腸癌細(xì)胞中，姜黃素通過抑制Akt/mTOR信號通路直接靶向激活轉(zhuǎn)錄因子EB(transcription factor EB，TFEB)，增加下游靶分子溶酶體膜蛋白1和自噬相關(guān)基因ATG9B的表達(dá)，進(jìn)而激活自噬和增加溶酶體功能[39]。線粒體自噬在清除功能障礙線粒體，保證機(jī)體能量供應(yīng)，以及腸黏膜損傷修復(fù)中發(fā)揮重要作用。Cao等[40]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過激活A(yù)MPK信號途徑誘導(dǎo)TFEB的核移位啟動PTEN誘導(dǎo)假定激酶1(PTEN induced putative kinase 1，PINK1)/帕金依賴性線粒體自噬緩解氧化應(yīng)激，減輕豬腸上皮細(xì)胞線粒體損傷，保護(hù)腸道屏障功能。

沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1(silent information regulator factor 2 homolog 1，SIRT1)廣泛表達(dá)于小腸和結(jié)腸等腸上皮細(xì)胞，是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)依賴的組蛋白去乙?；?，在細(xì)胞氧化、細(xì)胞凋亡、炎癥和能量代謝、腸道菌群結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮重要作用[41-42]。在氧化應(yīng)激條件下，SIRT1可通過PI3K/Beclin1、過氧化物酶體增殖物激活受體γ共活化因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha，PGC-1α)和mTOR途徑介導(dǎo)調(diào)節(jié)胚胎干細(xì)胞自噬和線粒體功能，同時刺激腸道干細(xì)胞生長及促進(jìn)緊密連接完整性，從而增強(qiáng)腸道屏障功能[43-45]。Zhang等[46]研究姜黃素對小鼠葡聚糖硫酸鈉(DSS)引起的潰瘍性結(jié)腸炎保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)姜黃素可下調(diào)結(jié)腸Beclin1表達(dá)，上調(diào)磷酸化的mTOR和SIRT1的表達(dá)，抑制小鼠腸炎級聯(lián)反應(yīng)，明顯改善結(jié)腸組織結(jié)構(gòu)。叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O亞族(forkhead box transcription factor O，F(xiàn)oxO)是一類關(guān)鍵的自噬調(diào)控因子，以FoxO1和FoxO3的作用最廣泛?？赏ㄟ^激活細(xì)胞自噬活性，在心臟、肝臟、腸道及骨骼肌等多種器官組織中，參與細(xì)胞增殖、代謝和存活等過程。姜黃素增加人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞自噬過程中乙?；疐oxO1水平，加強(qiáng)乙酰化FoxO1與ATG7間的相互作用，促進(jìn)自噬，提供抗氧化應(yīng)激保護(hù)作用[47]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1可能是宿主與微生物組相互作用的關(guān)鍵因子，SIRT1可以調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)來預(yù)防腸道炎癥[48]。而自噬缺陷可破壞腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)，影響腸道菌群組成，損害細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌清除率和擴(kuò)大腸內(nèi)炎癥反應(yīng)[49-50]。但尚不清楚姜黃素是否可通過SIRT1調(diào)控細(xì)胞自噬改善腸黏膜微生物屏障。

2.4 姜黃素通過Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)4/NF-κB/激活蛋白1(activator protein 1，AP-1)信號改善腸道黏膜屏障

TLR作為模式識別受體，可識別病原微生物雙鏈DNA、單鏈RNA、脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)、脂蛋白及鞭毛蛋白，從而激活細(xì)胞內(nèi)信號通路，伴隨促炎癥細(xì)胞因子、趨化因子和干擾素的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)[51]。部分TLR(TLR1、TLR2、TLR4和TLR5)可通過含Toll-IL-1受體結(jié)構(gòu)域接頭蛋白/髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88，MyD88)/NF-κB信號通路、Janus活化激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子信號通路、MAPK、Notch通路和PI3K/Akt等信號通路，參與腸黏膜炎癥基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)[52-53]。已有研究表明，姜黃素可抑制MyD88依賴性和非依賴性的信號傳導(dǎo)機(jī)制[54]。此外，姜黃素可與TLR結(jié)構(gòu)域外髓樣分化蛋白2結(jié)合，抑制對LPS的先天免疫應(yīng)答。姜黃素還可以在下游步驟(包括腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6和IL-1受體相關(guān)激酶)以及免疫調(diào)節(jié)(如單核細(xì)胞趨化蛋白1和巨噬細(xì)胞炎癥蛋白)和信號傳導(dǎo)相關(guān)細(xì)胞因子阻斷作用而抑制TLR信號傳導(dǎo)[54-55]。在結(jié)腸癌上皮細(xì)胞Caco-2模型中，姜黃素可減弱LPS誘導(dǎo)的促炎癥細(xì)胞因子釋放和緊密連接蛋白破壞，這很可能是通過TLR依賴性信號傳導(dǎo)降低導(dǎo)致[56]。在動物模型中，Gan等[57]研究證實(shí)，姜黃素可下調(diào)斷奶仔豬腸道TLR4信號通路，抑制IL-1β和TNF-α等關(guān)鍵炎癥因子的釋放，減輕TLR介導(dǎo)的腸道炎癥，最終提高腸道免疫屏障功能。

在TLR下游，NF-κB和AP-1作為轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合調(diào)節(jié)炎癥、細(xì)胞分化、增殖和凋亡基因的表達(dá)，對腸道黏膜屏障的調(diào)控起重要作用。NF-κB信號途徑可通過細(xì)胞因子受體配體、模式識別受體、ROS、腫瘤壞死因子受體蛋白、T細(xì)胞受體和B細(xì)胞受體激活[58]。姜黃素可通過抑制NF-κB抑制蛋白激酶(inhibitor of NF-κB kinase，IKK)的活性來防止NF-κB抑制蛋白(IκB)磷酸化，并抑制NF-κB的活化。Tian等[59]研究報道，姜黃素可能通過抑制NF-κB的活化而降低TNF-α的分泌，促進(jìn)腸道通透性的恢復(fù)以及增強(qiáng)緊密連接蛋白-1(zonula occludens，ZO-1)表達(dá)保護(hù)大鼠腸黏膜組織免受缺血再灌注的損傷。Wang等[56]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素預(yù)處理減弱LPS對腸上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中主要促炎癥細(xì)胞因子IL-1β的分泌，降低IL-1β誘導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞中p38-MAPK的激活，并抑制肌動蛋白輕鏈激酶誘導(dǎo)的緊密連接相關(guān)蛋白磷酸化，免受LPS誘導(dǎo)的腸道通透性增加。Eckert等[60]用姜黃素類似物治療T84腸上皮單層細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，姜黃素類似物降低了IL-6誘導(dǎo)炎癥相關(guān)的細(xì)胞旁通透性，這可能是由于TLR4/NF-κB依賴性信號傳導(dǎo)降低所致。AP-1家族成員是磷酸蛋白，他們的活性受激酶和磷酸激酶相互作用影響。MAPK的磷酸化、蛋白激酶A和C以及糖原合成激酶3都影響AP-1的活性和功能。在AP-1信號傳導(dǎo)中，姜黃素可以直接或間接的抑制MAPK、ERK1/2、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)和p38信號途徑從而限制炎癥靶基因的轉(zhuǎn)錄釋放[61]。姜黃素預(yù)處理小鼠巨噬細(xì)胞可降低ERK、p38和JNK的磷酸化，有效抑制LPS誘導(dǎo)的促炎癥細(xì)胞因子TNF-α釋放和免疫調(diào)節(jié)劑microRNA-155的表達(dá)[62]。此外，姜黃素可能通過AP-1依賴途徑減少樹突狀細(xì)胞中細(xì)胞黏附和T細(xì)胞激活相關(guān)的細(xì)胞間黏附分子1和CD11c的表達(dá)[63]。

2.5 姜黃素通過輔助性T細(xì)胞(T-helper，Th)17/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T-regulatory cell，Treg)調(diào)節(jié)腸道黏膜屏障

CD4+Th主要分為Th1、Th2、Th17和Treg，在機(jī)體抵御病原體方面起核心作用。Th17和Treg主要分布在腸道屏障表面，特別是在腸黏膜中，分別在保護(hù)宿主免受病原微生物侵襲和抑制過度的效應(yīng)T細(xì)胞反應(yīng)中起作用。Th17與Treg在功能上相互制約，兩者之間的平衡對腸黏膜穩(wěn)態(tài)具有重要意義[64]。姜黃素能夠潛在抑制樹突狀細(xì)胞的成熟、誘導(dǎo)耐受性選擇，調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞的活化來增強(qiáng)Treg細(xì)胞的抑制功能，促進(jìn)炎癥性腸炎中受損的腸黏膜修復(fù)[65]。Zhao等[66]發(fā)現(xiàn)姜黃素可以增加被LPS激活的小鼠樹突狀細(xì)胞中代謝型谷氨酸受體表達(dá)，降低小鼠樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生促炎癥因子IL-6和IL-23，同時與Th17細(xì)胞相關(guān)的細(xì)胞因子IL-17A和維甲酸相關(guān)孤核受體γt表達(dá)也降低，進(jìn)而誘導(dǎo)產(chǎn)生Treg和抑制Th17的分化，在炎癥性腸病和自身免疫性疾病的調(diào)節(jié)起至關(guān)重要作用。此外，腸道菌群可通過分泌炎癥細(xì)胞因子、小分子物質(zhì)或短鏈脂肪酸等物質(zhì)介導(dǎo)或影響Th17/Treg免疫平衡，調(diào)節(jié)腸道屏障功能。姜黃素可增加產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌豐度，并伴隨著結(jié)腸黏膜中CD4+Foxp3+Treg和CD103+CD8α調(diào)節(jié)性樹突狀細(xì)胞的擴(kuò)增，從而抑制DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎發(fā)展[67]。因此，姜黃素通過免疫細(xì)胞間相互作用來調(diào)節(jié)腸道黏膜免疫系統(tǒng)，并可能在各種炎癥和自身免疫疾病中具有治療作用。同時，姜黃素對微生物組有有益作用，但姜黃素是否可以通過修飾腸道微生物群來調(diào)節(jié)Th17/Treg平衡報道很少。

綜上所述，姜黃素主要通過模式識別受體、核受體、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬等信號傳導(dǎo)通路發(fā)揮抗氧化、抗細(xì)胞凋亡、抗炎、免疫調(diào)節(jié)和代謝調(diào)控等作用，從而改善腸道黏膜屏障功能(圖3)。

Nrf2：核因子E2相關(guān)因子2 nuclear factor erythroid 2-related factor 2；Keap1：Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1 Kelch-like ECH-associated protein 1； ARE：抗氧化反應(yīng)元件 antioxidant response element；GSH-Px：谷胱甘肽過氧化物酶 glutathione peroxidase；SOD：超氧化物歧化酶 superoxide dismutase；GST：谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶 glutathione S-transferase；ROS：活性氧 reactive oxygen species；CytoC：細(xì)胞色素C cytochrome C；TFEB：核轉(zhuǎn)錄因子EB transcription factor EB；PINK1：PTEN誘導(dǎo)假定激酶1 PTEN induced putative kinase 1；Beclin1：自噬標(biāo)志蛋白1；TLR：Toll樣受體 Toll-like receptor；NF-κB：核因子-κB nuclear factor-κB；IκBα：核因子-κB抑制蛋白α nuclear factor-κB inhibitor α；AP-1：激活蛋白1 activator protein 1；Treg：調(diào)節(jié)性T細(xì)胞T-regulatory cell；Th17：輔助性T細(xì)胞17 T-helper 17；IL-1β：白細(xì)胞介素-1β interleukin-1β；IL-6：白細(xì)胞介素-6 interleukin-6；TNF-α：腫瘤壞死因子-α tumor necrosis factor-α。

3 小 結(jié)

畜禽營養(yǎng)不良、應(yīng)激、病毒和病原體侵襲等引起的腸道性疾病會破壞腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)，誘發(fā)大量炎癥因子的釋放，引起腸道上皮細(xì)胞凋亡、腸黏膜細(xì)胞間緊密連接被破壞，腸道微生物區(qū)系發(fā)生改變，導(dǎo)致腸道黏膜屏障功能受損。目前，姜黃素在畜禽生產(chǎn)應(yīng)用方面的研究仍然有限。本文通過動物疾病、腸上皮細(xì)胞、小鼠類動物模型闡述姜黃素調(diào)控腸道屏障功能的作用機(jī)制，為姜黃素對畜禽腸道黏膜屏障功能的保護(hù)作用提供科學(xué)依據(jù)。然而，還需要進(jìn)一步深入研究姜黃素在不同動物、不同生理狀態(tài)下的吸收與代謝及改善腸道黏膜屏障功能的作用機(jī)制、作用靶點(diǎn)，姜黃素誘導(dǎo)的能量代謝對機(jī)體天然免疫細(xì)胞的分化與成熟機(jī)制，姜黃素的低生物學(xué)利用率與腸道微生物之間的互作關(guān)系，腸道微生物及其代謝物對相關(guān)的信號通路的作用機(jī)制，確定姜黃素對胃腸道副作用及其在畜禽飼料中的適宜添加量，以期為生產(chǎn)中維護(hù)畜禽腸道健康提供科學(xué)指導(dǎo)。